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螺纹紧固件的运用中运用的较广泛的是螺栓

发布日期:2019-03-14

螺纹紧固件的运用中运用的较广泛的是螺栓

  螺纹紧固件的运用中运用的较广泛的是螺栓-螺母联接副的办法,运用的较多的是有预紧力的联接办法,预紧力的联接能够行进高强度螺栓或许姑苏不锈钢螺栓等联接的可靠性、防松才能及螺栓的疲劳强度,而且能增强螺纹联接体的紧密性和刚度。在螺纹紧固件的联接运用中,没有预紧力或预紧力不可时,起不到真实的联接效果,一般称之为欠拧;但过高的预紧力或许不可防止的超拧也会导致螺纹联接的失利。众所周知,螺纹联接的可靠性是由预紧力来规划和判其他,可是,除在实验室能够丈量外,在设备现场一般是不易直观的丈量。螺纹紧固件的预紧力则多是选用力矩或转角的办法来抵达的。因而,当规划断定了预紧力之后,设备时选用何种操控办法?怎样规矩拧紧力矩的方针?则成为要害重要问题,这就提出来了螺纹紧固件扭(矩)-拉(力)联络的研究课题。螺纹紧固件扭-拉联络,不只触及到扭矩系数、冲突系数(含螺纹冲突系数和支撑面冲突系数)、屈从紧固轴力、屈从紧固扭矩和极限紧固轴力等以一系列螺纹联接副的紧固特性的查验及核算办法,还触及到螺纹紧固件的应力截面积和承载面积的核算办法等根底的术语、符号的规矩。而且也还有必要给出螺纹紧固件紧固的根柢规矩、首要联络式以及典型的拧紧办法。现在,这些内容ISO/TC2尚无相应的规范,德国工程师协会早在七十年代就宣告了DVI2230《高强度螺栓联接的体系核算》技能准则。日本也于1987和1990年发布了三项国家规范,没有查到其他国家的规范。国内没有发现相应的工作规范,仅少量企业拟定了企业规范。尤其是跟着引进技能的国产化不断的拓宽和螺纹紧固件技能展开的需求,这一需求日趋火燎。这也就是拟定此项规范的初衷。

  日本国家规范JIS B 1082-1987《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》、JIS B 1083-1990《螺纹紧固件紧固公例》及JIS B 1084-1990《螺纹紧固件拧紧实验办法》三个规范,归纳了世界上有关螺纹紧固件扭-拉联络的研究成果和运用履历,依据规范验证,对我国也是适用的。因而,在拟定规范时,在充沛消化、剖析日本规范的根底上,提出了等效选用的定见。

  因而,本系列规范也包含了下列三个国家规范:

  1、GB/T16823.1-1997《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》;

  2、GB/T16823.2-1997《螺纹紧固件紧固公例》;

  3、GB/T16823.3-1997《螺纹紧固件拧紧实验办法》

  一、GB/T16823.1-1997《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》

  本规范等效选用JIS B 1082-1987《螺纹紧固件应力截面积和承载截面积》规范,本规范是规划螺纹紧固件扭-拉联络系列规范之一。

  1、 规划

  本规范规矩的螺纹紧固件的应力截面积(As)适用于核算外螺纹紧固件的最小拉力载荷、保证载荷以及内螺纹紧固件的保证载荷。外螺纹紧固件包含螺栓、螺钉和螺柱等规范件和专用件;内螺纹紧固件包含螺母规范件、专用件及机体中的螺孔。其螺纹规范及公役均应契合GB/T193、GB/T196和GB/T197的规矩。本规范不适用于寸制螺纹、一起螺纹、惠氏螺纹等其他螺纹紧固件。

  2、 螺纹紧固件应力截面积核算公式

  本规范规矩的螺纹紧固件应力截面积核算公式有两个,即公式(1)和公式(2)。螺纹紧固件应力截面积核算公式(1)与已发布的国家规范,即GB/T3098.1《紧固件机械功用 螺栓、螺钉和螺柱》、GB/T3098.2《紧固件机械功用 螺母》、GB/T3098.4《紧固件机械功用 细牙螺母》和GB/T3098.6《紧固件机械功用 不锈钢螺栓、螺钉、螺柱和螺母》等规范的规矩彻底一起。螺纹紧固件应力截面积核算公式(2)是参照JIS B 1082规范,初度推出的新的一种核算公式,这个公式是直接运用螺纹公称直径(d)和螺距(P)数据,求出螺纹紧固件应力截面积(As)。公式(1)与公式(2)是相等的核算式,只不过是公式(2)比公式(1)核算愈加便利。美国ASTM619规范也选用了这一公式。规范中规矩“如无特别要求,取3位有用数字”,如无特别要求时,即一般应照此处理。在已发布的紧固件机械功用国家规范中,也都是这样处理的。也就是说,当As0时,取小数点后1位数;当100≤As

  3、 螺纹紧固件应力截面积值

  规范依据GB/T193《一般螺纹 直径与螺距系列》有关规矩,在规范表1中给出了粗牙螺纹M1~M68和细牙螺纹M8×1~M130×6D的螺纹紧固件应力截面积值。总归,规范表1给出的螺纹紧固件应力截面积值,彻底能满意螺栓、螺钉、螺柱和螺母等螺纹紧固件产品现行国家规范的需求。

  4、 螺纹紧固件承载面积核算公式

  尽管螺纹紧固件产品品种,可是,按支撑面的形状大致可分为圆形、六角形和方形三种,因而,在规范中给出了这三种支撑面承载面积的核算公式。承载面积应当是支撑面与被联接件实践触摸部分的面积,产品品种不同,承载面积必定不同,即使是同一批零件,承载面积也不必定彻底相同,如在核算中将支撑面形状、规范公役、螺栓和螺钉通孔的规范和公役都予以考虑,无可厚非,可是,给核算增加了费事,运用也不必定便利。规范拟守时断定了核算承载面积近似值的准则,故规范中所列出的螺纹紧固件承载面积核算公式的各变量均选用公称规范或极限规范。螺纹紧固件承载面积的核算与螺纹紧固件应力截面积的核算相同,如无特别要求,取3位有用数字。

  5、 面积比

  螺纹紧固件承载面积(Ab)值与螺纹紧固件应力截面积(As)之比,简称为面积比(Ab/As)。 当面积比小于1时,即螺纹紧固件应力截面积(As)值大于螺纹紧固件承载面积(Ab)值,则支撑面的压强过大,这对一般螺纹紧固件是不合适的,尤其是对高强度螺纹紧固件更是不宜选用的。

  6、 典型螺纹紧固件的承载面积及面积比

  典型螺纹紧固件的品种、螺纹紧固件承载面积(Ab)值以及面积比(Ab/As)值。其间有关参数均选用我国现行的紧固件根底规范和产品规范的规矩,如:六角头螺栓的规范系列和加大系列按GB/T3104、方头螺栓按GB/T8、内六角头螺钉按GB/70、六角法兰面螺栓按GB/T5787及盘头螺钉按GB/67和GB/T818选取的。

  7、 应当阐明的几个问题

  ①、规范中尽管以螺栓、螺钉分类给出了核算更是及有关数据,但当螺母支撑面的形状、规范与表中六角头螺栓、方头螺栓、六角头发兰面螺栓相一起,表中的数据也适用于该螺母。

  ②、螺栓和螺钉通孔直径dh按GB5277规范中中等设备系列(无内倒角)的根柢规范选取。

  ③、垫圈面直径Dw,按Dw=0.95S核算。

  ④、内六角螺钉、六角法兰面螺栓的支撑面直径dW别离按GB/70、GB/T5787、的“dWmin”选取。

  ⑤、方头螺栓(规范型)的对边宽度,按GB/T8(即GB/T3104规范系列)的“Smax”值选取。

  ⑥、盘头螺钉的支撑面直径dW,按GB/T67或GB/T818的“dWmax”值选取。

  二、GB/T16823.2-1997《螺纹紧固件紧固公例》

  本规范等效选用JIS B 1083-1990《螺纹紧固件紧固公例》规范,本规范也是规划螺纹紧固件扭-拉联络系列规范之一。本规范有两个附录,附录A“螺纹冲突系数、支承面冲突系数与扭矩系数的对照表”和附录“螺纹冲突系数、支承面冲突系数与屈从紧固轴力和屈从紧固扭矩的对照表”均为规范的附录(现应为规范性附录)。

  1、规划

  本规范的名称为“螺纹紧固件紧固公例”,所以本规范限于螺纹紧固件的规划。可是,螺纹紧固件包含的品种、规划选用的紧固办法许多,在一个通用规矩中不可能彻底包含进去,而只能规矩最通用的办法。因而,本规范适用于最典型的,也就是最通用的“螺栓-螺母联接副”。本规范规矩了拧紧螺栓-螺母联接副联接的术语、根柢要求、首要联络式以及典型的拧紧办法。本规范也适用于螺栓或螺钉拧入机体内螺纹的联接副或许其他外螺纹(专用件)与内螺纹的联接副。可是,本规范对自攻螺钉、自钻自攻螺钉和木螺钉的“螺纹联接体”(由螺纹紧固件和被联接件构成的整体是不适用的,关于螺纹联接体中运用绷簧垫圈或弹性垫圈(如:外齿锁紧垫圈、内齿锁紧垫圈、表里齿锁紧垫圈、鞍形弹性垫圈等)以及运用有用力矩型螺纹紧固件(如:尼龙锁紧螺母等)的螺纹联接副也都是不适用的。总归,本规范仅适用于影响螺纹紧固件“扭-拉”联络最简略或单纯的,最典型或通用的螺纹联接副。

  2、术语及符号

 给出的术语及其界说和相应的英文名称,以及表2给出的本规范运用的首要符号及其含义,均相等选用JIS B 1083-1990规范。因为JIS规范拟守时,相应的英文名称参看了J.H.BLCKFORD著的《An Introduction to the Design andBehavior of Bolted Joints〈螺栓联接件的规划与运用〉》(1981.Dekker发行)的材料,

而且,这些与我国现行术语天壤之别,根柢适用,故没有必要另搞一套。

  3、螺纹紧固的根柢要求

  国表里实践标明,螺纹紧固件的紧固,并不是像有些人想像得那样,不就是螺丝螺帽吗?用扳手拧紧就行了吧。螺纹紧固的办法办法许多,可是最简略的、最常用的仍是运用手艺扳拧东西进行拧紧,这种紧固办法尽管简略操作,可是,关于高强度或许重要的联接紧固中是必定不可的,也是必定不允许的,这一点恐怕极易被人忽视。

  因为运用手艺扳拧东西进行拧紧的办法是无法操控轴向预紧力的,也是会影响螺纹联接体的可靠性,甚至会直接影响整机或工程的功用和质量。因而,在螺纹紧固件的联接规划中应该清楚提出妥当的初始预紧力的方针要求,在设备工艺或施工规范中,依据规划要求,应拟定切实可行的计划,选用合适的拧紧办法,精确操控,来保证规划方针的施行,是十分必要的。在这方面钢结构工程多年来积累了许多履历。轿车工作在技能引进中,经过经过吸收消化进程,也广泛地选用了世界先进技能,在这方面做了许多根底研究工作。现在,在各工作中不论是在螺纹紧固件联接紧固的联接理论、检查验验、仍是现场设备运用研究工作都引起了满意的注重。所以,规范中对螺纹紧固的根柢要求尽管只需一段话,但含义深化。

  4、螺纹紧固的首要联络式

  螺纹紧固件紧固时,能够依据螺栓接受应力处于屈从点的内或许外的方位,可分为弹性区或塑性区紧固。

  5、螺纹拧紧办法

  挑选螺纹联接的拧紧办法,应该在充沛了解各种拧紧办法特性的根底上,依照规划对初始预紧力离散程度的要求、预紧力的巨细、运用条件等因向来合理挑选拧紧办法。其间对初始预紧力离散程度的要求,一般用紧固系数(Q)来标明,一般也称之初始预紧力离散度。尽管拧紧东西以及精度的不同,所对应的初始预紧力离散度也是不同的,可是,因为拧紧办法的不同,在拧紧时对应的初始预紧力离散度更是不同的,因而,紧固系数是挑选螺纹拧紧办法的一个重要条件。

  规范中给出了扭矩法、转角法及扭矩斜率法三种常用的典型拧紧办法。下面就别离将它们的特征简略的介绍

  如下:

  ⑴、 扭矩法

  从规范图“紧固扭矩和预紧力的联络图”中能够看出,扭矩法就是运用扭矩与预紧力的线性联络在弹性区进行紧固操控的一种办法。该办法在拧紧时,只对一个断定的紧固扭矩进行操控,因而,因为该办法操作简练,是一种一般惯例的拧紧办法。可是,因为紧固扭矩的90%左右效果于螺纹冲突和支承面冲突的耗费,真实效果在轴向预紧力方面仅10%左右,初始预紧力的离散度是跟着拧紧进程中冲突等要素的操控程度而改动的,因而该拧紧办法的离散度较大,适合一般零件的紧固,不适合重要的、要害的零件的联接。

  ⑵、 转角法

  从规范图“紧固转角和预紧力的联络图”中能够看出,转角法就是在拧紧时将螺栓于螺母相对翻滚一个视点,称之为紧固转角,把一个断定的紧固转角作为方针来对初始预紧力进行操控的一种办法。该拧紧办法可在弹性区和塑性区运用。

  从规范图“紧固转角和预紧力的联络图”中还能够看出,Q-F曲线斜率急剧改动时,跟着紧固转角的设定过错,预紧力的离散度也会变大。因而,在被联接件和螺栓的刚性较高的场合,对弹性区的紧固是倒运的;对塑性区的紧固时,初始预紧力的离散度首要取决于螺栓的屈从点,而转角过错对其影响不大,故该紧固办法具有可最大极限地运用螺栓强度的利益(即可取得较高的预紧力)。

  应该留神的是该拧紧办法在塑性区拧紧时会使螺栓的杆部以及螺纹杆部发作塑性变形,因而,对螺栓塑性差的以及螺栓重复运用的场合应考虑其适用性。其他,对预紧力过大,会构成被联接件受损的状况时,则有必要对螺栓的屈从点及抗拉强度的上限值进行规矩。

  ⑶、 扭矩斜率法

  从规范图“紧固转角相对应的预紧力及紧固扭矩图”中能够看出,扭矩斜率法是以Q-F曲线中的扭矩斜率值的改动作为方针对初始预紧力进行操控的一种办法。该拧紧办法一般把螺栓的屈从紧固轴力作为操控初始预紧力的方针值。该拧紧办法一般在螺栓初始预紧力离散度要求较小而且可最大极限地运用螺栓强度的状况下运用。可是因为该拧紧办法对初始预紧力的操控与塑性区的转角法根柢相同,所以,需求对螺栓的屈从点进行严峻的操控。该拧紧办法与塑性区的转角法比较,螺栓的塑性即重复运用等方面呈现的问题较少,有必定的优势,可是,紧固东西比较复杂,也比较名贵。

  6、附录

  在附录中给出了螺纹冲突系数、支承面冲突系数与扭矩系数联络的对照表。即当已知预紧力、螺纹冲突系数、支承面摩擦系数以及螺纹公称直径的六角头螺栓联接副联接时,可由附录(包含粗牙和细牙)中查出扭矩系数,并按公式1求出紧固扭矩。

  在附录中给出了螺纹冲突系数、支承面冲突系数与屈从紧固轴力和屈从紧固扭矩联络的对照表。即当已知螺栓的公称直径、功用等级以及螺纹冲突系数、支承面冲突系数时,可由附录B表B1中别离查出屈从紧固轴力和屈从紧固扭矩的值。

  在规范附录中,仅以螺纹公称直径M10,功用等级8.8级的螺栓为例,给出了螺纹冲突系数、支承面冲突系数与屈从紧固轴力和屈从紧固扭矩的联络。由图B1也能够看出螺纹冲突系数对屈从紧固扭矩的影响较小(曲线的轨道趋近于水平线),简直能够忽略不计。因而,规范制守时,为了简化,把屈从紧固扭矩是按一个不变的纹冲突系数(0.15)值核算出来的。JIS B 1083-1990和VDI 2230也都是选用的这种办法,不然,十种螺纹冲突系数与十种支承面冲突系数排列组合

后可要得出100个表,咱们进行了规范验证,选用了国家现行规范进行了核算,验证结果是可行的,咱们以为处理这一问题的准则是科学的。

  三、GB/T16823.3-1997《螺纹紧固件拧紧实验办法》

  本规范等效选用JIS B 1084-1990《螺纹紧固件拧紧实验办法》规范,本规范也是规划螺纹紧固件扭-拉联络系列规范之一。

  1、 规划

  本规范的规划与GB/T16823.2-1997《螺纹紧固件紧固公例》大致相同。本规范适用于最典型的,也就是最通用的“螺栓-螺母联接副”。本规范规矩了螺栓-螺母螺纹联接副的紧固特性值的实验办法。紧固特性值包含扭矩系数、螺纹冲突系数、支承面冲突系数、屈从紧固轴力、屈从紧固扭矩及极限紧固轴力。本规范也适用于螺栓或螺钉拧入机体内螺纹的联接副或许其他外螺纹(专用件)与内螺纹的联接副。可是,本规范对自攻螺钉、自钻自攻螺钉和木螺钉的“螺纹联接

体”(由螺纹紧固件和被联接件构成的整体是不适用的,关于螺纹联接体中运用绷簧垫圈或弹性垫圈(如:外齿锁紧垫圈、内齿锁紧垫圈、表里齿锁紧垫圈、鞍形弹性垫圈等)以及运用有用力矩型螺纹紧固件(指在螺纹联接副不受轴向载荷的状况下,平稳旋转螺母或许螺栓时所测得的旋转力矩。该力矩具有抗旋转的功用。如:尼龙锁紧螺母等)的螺纹连接副也都是不适用的。

  2、 紧固特性值的测定项目

  紧固特性值的测定项目是核算螺纹紧固件各紧固特性值触及的要素,具体的测定项目的规矩紧固特性值的测定项目紧固特性值 初始预紧力 紧固扭矩 螺纹扭矩 支承面扭矩 紧固转角

  扭矩系数 ○ ○ — — —

  螺纹冲突系数 ○ — ○ — —

  支承面冲突系数 ○ — — ○ —

  屈从紧固轴力 ○ — — — △

  屈从紧固扭矩 ○ ○ — — △

  极限紧固轴力 ○ — — — △

  注:①、在查验扭矩系数、螺纹冲突系数和支承面冲突系数时,对标有“○”的项目,即初始预紧力、紧固扭矩、螺纹扭矩和支承面扭矩需一起查验并记载。

     ②、在查验屈从紧固轴力、屈从紧固扭矩和极限紧固轴力时,对标有“△”和“○”的项目,即初始预紧力、紧固扭矩和紧固转角需一起查验并记载。但在只求极限紧固轴力时,可仅查验预紧力的最大值。

  3、 实验设备及实验条件

  为了对实验设备有一起规矩,规范中提出了要求。

  规范中对试件和垫片做了规矩,而且给出了试件装夹示意图。

  规范规矩了实验设备及实验条件应能满意下列条件:

  ⑴、实验设备在查验中,应该能够选用接连记载或许指示计读取;

  ⑵、实验设备可主动或手动操作,可对螺栓头部或螺母施加紧固扭矩;

  ⑶、紧固扭矩、螺纹扭矩、支承面扭矩和初始预紧力的测定精度(过错率),无特别规矩时,可选用±2%。

  ⑷、求屈从紧固轴力和屈从紧固扭矩时,紧固转角值应在线性规划内测定。

  ⑸、在紧固轴力规划内进行实验时,紧固特性应是线性的。

  ⑹、试件准则上只能运用一次;

  ⑺、在实验中,拧紧螺母时,螺栓不得翻滚;拧紧螺栓时,螺母也不得翻滚。而且实验中,规范垫片也不得翻滚

  ⑻、实验时,有必要清楚螺栓、螺母、垫圈和垫片的技能条件、试件的装夹办法、光滑条件、拧紧速度以及

  实验环境等;

  ⑼、拧紧速度一般以4r/min为宜;

  ⑽、A类实验用规范垫片,B类实验用有用垫片。但有用垫片的形状与规范应与规范垫片一起。

  4、 紧固特性的核算式

  本规范所述的核算式与GB/T16823.2-1997《螺纹紧固件紧固公例》规范第5章中规矩的核算式是彻底一起的

  --扭矩系数按公式1;

  ――螺纹冲突系数按公式2;

  ――支承面冲突系数按公式3。

  5、 实验报告

  规范中对实验报告的内容做了较具体的规矩